Bacteriën delen genen met elkaar,

zelfs over weefselgrenzen heen Bacteriën in het menselijk lichaam delen genen met elkaar in een hoger tempo dan gewoonlijk wordt gezien in de natuur, en sommige van die genen lijken te reizen - onafhankelijk van hun microbiële gastheren - van het ene deel van het lichaam naar het andere, onderzoekers rapporteren in het tijdschrift Scientific Reports.

De bevindingen zijn het resultaat van een moleculaire dataminingmethode die aanvankelijk werd geconceptualiseerd door Kyung Mo Kim, een senior onderzoeker bij het Korea Polar Research Institute. University of Illinois crop sciences en Carl R. Woese Institute for Genomic Biology professor Gustavo Caetano-Anollés ontwikkelden de aanpak met zijn voormalige student Arshan Nasir, van COMSATS University Islamabad, Pakistan, die momenteel een Distinguished Fellow is aan het Los Alamos National Laboratory in New Mexico.

Deze computationeel uitdagende methode stelde hen in staat om gevallen van "horizontale genoverdracht, " de directe overdracht van genen tussen organismen buiten seksuele of ongeslachtelijke voortplanting.

"Horizontale genoverdracht is een belangrijke kracht voor de uitwisseling van genetische informatie op aarde, " zei Caetano-Anollés. "Deze uitwisselingen stellen micro-organismen in staat zich aan te passen en te gedijen, maar ze zijn waarschijnlijk ook belangrijk voor de menselijke gezondheid. Er zijn sommige bacteriën die niet buiten ons lichaam kunnen leven en sommige zonder welke we niet kunnen leven."

"Een beter begrip van dit fenomeen zal ook een aanzienlijke waarde voor de volksgezondheid hebben, sinds de opkomst van multiresistente pathogenen als gevolg van de horizontale verspreiding van antibioticaresistente genen een wereldwijde zorg is geworden, ' zei Nasir.

Voor de nieuwe analyse de wetenschappers gebruikten genomische informatie om tienduizenden "stambomen" te bouwen van bacteriën die het menselijk lichaam koloniseren. Door die te verzoenen met bomen van microbiële genen, kon het team achterhalen welke genen waren geërfd en welke het resultaat waren van horizontale genoverdracht.

"De meeste huidige methoden voor het bepalen van horizontale genoverdracht vergelijken DNA-kenmerken of statistische gelijkenis tussen genomen om vreemde genen te identificeren, " zei Nasir. "Dit werkt redelijk goed voor relatief recente genoverdrachten, maar slaagt er vaak niet in om overdrachtsgebeurtenissen te identificeren die miljoenen of miljarden jaren geleden hebben plaatsgevonden."

Door de meer arbeidsintensieve aanpak kon het team deze barrière overwinnen, hij zei.

"We hebben met de mens geassocieerde micro-organismen bestudeerd, omdat bekend is dat ze belangrijke spelers zijn bij het in stand houden van de menselijke gezondheid en het metabolisme, " Zei Nasir. "We berekenden de snelheid en richting van genoverdracht - wie droeg wat over aan wie - voor meer dan 1, 000 referentie bacteriële genomen bemonsterd door het National Institutes of Health Human Microbiome Project."

De bacteriën waren bemonsterd op zes plaatsen op het menselijk lichaam:de darm, huid, mondholte, bloed, urogenitale kanaal en luchtwegen.

De onderzoekers vonden bewijs om eerdere bevindingen te ondersteunen dat met de mens geassocieerde bacteriën vrij promiscue zijn met hun genen, zei Caetano-Anollés.

"De horizontale uitwisseling tussen microben in ons lichaam is ongeveer 30 procent hoger dan wat je op de rest van de planeet zult vinden, " zei hij. "Dit houdt in dat onze lichamen een niche bieden die uniek is en innovatie op microbeniveau mogelijk maakt."

Ongeveer 40 procent van het uitwisselen van genen vond plaats tussen bacteriën die op dezelfde lichaamslocaties leefden. De andere 60 procent betrof het delen van genen tussen bacteriën in verschillende weefsels, bijvoorbeeld tussen organismen in de darm en in het bloed.

In alle gevallen, genoverdracht kwam het meest voor bij nauw verwante organismen, ongeacht of ze dezelfde of verschillende lichaamsweefsels bezetten. In feite, de onderzoekers rapporteren, het delen van genen tussen organismen op verschillende lichaamslocaties vond plaats met een hogere snelheid dan het delen van genen tussen verre verwante bacteriën die op dezelfde locaties leven.

"Sommige hiervan kunnen zeer oude genoverdrachtsgebeurtenissen zijn die plaatsvonden voordat de microben het menselijk lichaam koloniseerden, " Zei Nasir. "Het zou ook kunnen zijn dat sommige bacteriën verschillende menselijke lichaamsplaatsen op verschillende tijdstippen in de levensduur van een individu koloniseren. De andere kunnen het resultaat zijn van de overdracht van bacterieel DNA van de ene plaats naar de andere, misschien door het bloed. We hebben verder experimenteel bewijs nodig om deze verleidelijke mogelijkheid te testen."

De onderzoekers zeggen dat andere wetenschappers de tool kunnen gebruiken die ze voor dit werk hebben ontwikkeld, HGboom, om nauwkeuriger te voorspellen welke genen werden geërfd "verticaal, "door het reproductieproces, en die werden opgepikt van andere microben via horizontale genoverdracht. Dit zal leiden tot een beter begrip van de microbiële - en menselijke - evolutie, aldus de onderzoekers.

• NASA Twins Study:uitgebreide ruimtevlucht heeft kleine,
• Seksueel gedrag kan het darmmicrobioom en het immuunsysteem beïnvloeden